高中物理 第4章 第2、3節(jié) 影響加速度的因素 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系課件 粵教版必修11

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1、 第二節(jié)影響加速度的因素第三節(jié) 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系 1下列對運(yùn)動的認(rèn)識不正確的是()A亞里士多德認(rèn)為物體的自然狀態(tài)是靜止的，只有當(dāng)它受到力的作用才會運(yùn)動B伽利略認(rèn)為力不是維持物體速度的原因C牛頓認(rèn)為力的真正效應(yīng)是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)D伽利略根據(jù)理想實驗推論出，如果沒有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個速度，將保持這個速度繼續(xù)運(yùn)動下去精 彩 回 眸 【答案】A【解釋】運(yùn)動是物體的自然屬性，并不需要力來維持，故A項錯誤，B項正確；力產(chǎn)生的效果是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，故C項正確；如果物體不受外力，其運(yùn)動狀態(tài)不變，即速度不變，故D項正確 2殲擊機(jī)在進(jìn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)時要丟掉副油箱，這樣做是為了(

2、)A減小重力，使運(yùn)動狀態(tài)保持穩(wěn)定B增大速度，使運(yùn)動狀態(tài)易于改變C增大加速度，使運(yùn)動狀態(tài)不易變化D減小慣性，有利于運(yùn)動狀態(tài)的改變【答案】D【解釋】質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越小，慣性越小，運(yùn)動狀態(tài)越容易改變，故D正確 3關(guān)于伽利略的理想斜面實驗下列說法正確的是()A伽利略的理想實驗是假想的，沒有科學(xué)依據(jù)B伽利略的理想實驗是在可靠的事實基礎(chǔ)上進(jìn)行抽象思維而創(chuàng)造出來的一種科學(xué)推理方法，是科學(xué)研究中的一種重要方法C伽利略的理想實驗有力地否定了亞里士多德的觀點(diǎn)D在科學(xué)發(fā)展的今天，伽利略的理想斜面實驗是可以通過實驗演示的【答案】BC 【解釋】伽利略的理想斜面實驗是建立在可靠的實驗事實基礎(chǔ)之上，經(jīng)過抽象

3、思維、科學(xué)推理，把合理的假設(shè)、巧妙的構(gòu)想和嚴(yán)密的推理有機(jī)地結(jié)合起來，深刻地揭示了自然規(guī)律，但現(xiàn)實中永遠(yuǎn)無法通過實驗演示 知 識 梳 理時間位移一、加速度的測量和控制變量法1在實驗中加速度不能直接測量，可以通過測量_和_等的直接測量量去間接地測量加速度2由靜止開始做勻變速直線運(yùn)動的物體，它的位移s_，測出位移s和時間t，則它的加速度a_. 3控制變量法在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，先讓其中一個量保持不變，來探究其他兩個量之間的關(guān)系，這種研究問題的方法叫_法控制變量 二、加速度與物體所受合力的關(guān)系1基本思路保持物體的_不變，測量物體在不同的力的作用下的_，分析_與_的關(guān)系2實驗數(shù)據(jù)的分析設(shè)計一個

4、表格，把同一物體在不同力作用下的加速度填在表中，為了更直觀地判斷加速度a與力的數(shù)量關(guān)系，以_為縱坐標(biāo)，_ _ _ _為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中_若這些點(diǎn)在一條_，說明a與F成正比質(zhì)量加速度加速度力aF描點(diǎn)直線上 三、加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系1基本思路保持物體所受的力相同，測量不同_的物體在該力作用下的_，分析_與_的關(guān)系質(zhì)量加速度加速度質(zhì)量 相同 a與m成反比 a與m 2成反比 a 過原點(diǎn)的直線 1基本原理設(shè)計要確定物體的加速度與合外力、質(zhì)量之間的關(guān)系，采用控制變量法，先保持物體質(zhì)量不變，測量另外兩個量之間的關(guān)系加速度與物體所受合力的關(guān)系 2確定物體所受的合力若斜面與桌面的夾角為，小車質(zhì)量

5、為m，要確定小車所受合外力，可對斜面上的小車進(jìn)行受力分析小車所受的合外力；Fm gsin f，小車的摩擦是滾動摩擦，可忽略，則小車所受合外力為m gsin ，可通過改變斜面與桌面的夾角改變合外力的大小 3實驗步驟(1)將長木板放在水平桌面上，一端用木塊墊起成一角度用彈簧秤拉住小車，彈簧秤平行斜面，使小車靜止，讀出此時彈簧秤的拉力F.(2)放開彈簧秤，讓小車從靜止開始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，同時按下停表開始計時，當(dāng)小車運(yùn)動到末端時，再按下停表結(jié)束計時，并記錄. (3)調(diào)節(jié)長木板與水平桌面的夾角，重復(fù)上面的步驟 4實驗結(jié)論(1)通過觀察發(fā)現(xiàn)，小車所受合外力的方向與其加速度的方向一致(2)當(dāng)物

6、體的質(zhì)量保持不變，物體受到的合外力逐漸增大時，其加速度將逐漸增大；反之，物體受到的合外力逐漸減小時，其加速度將逐漸減小 【例1】 若測得某一物體m一定時，a與F的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示.(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出aF圖象(2)由圖象可以判定：當(dāng)m一定時，a與F的關(guān)系為_.a/(ms2) 1.98 4.06 5.95 8.12F/N 1.00 2.00 3.00 4.00 解析：若a與F成正比，則圖象是一條過原點(diǎn)的直線，同時因?qū)嶒炛胁豢杀苊獾爻霈F(xiàn)誤差，研究誤差產(chǎn)生的原因，從而減小誤差，增大實驗的準(zhǔn)確性，則在誤差范圍內(nèi)圖象是一條過原點(diǎn)的直線即可連線時應(yīng)使直線過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對稱的分布

7、在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為誤差較大的數(shù)據(jù)，不予考慮 題后反思：作圖象時，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍棄掉 用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力的關(guān)系，為測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為3.0 cm的遮光板滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為t1，遮光板通過第二個光電門的時間為t2，還記下遮光板從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為t，保持滑塊的質(zhì)量不變，通過改變所掛砝碼質(zhì)量而改變拉力的大小，重復(fù)實驗至少3次，并將實驗數(shù)據(jù)填入下表(滑塊質(zhì)量M400 g，遮光板長度s3

8、cm) 實驗次序所掛砝碼的質(zhì)量m /g滑塊所受的拉力F/N滑塊通過光電門1的時間t1/s滑塊通過光電門2的時間t2/s滑塊在兩個光電門之間的運(yùn)動時間t/s滑塊運(yùn)動加速度a/(ms2)1 3.0 0.03 0.260 0.10 2.572 4.0 0.04 0.240 0.091 2.153 5.0 0.05 0.210 0.074 2.02 (1)如何求出滑塊運(yùn)動的加速度？并填入表中(2)作出aF圖象，分析結(jié)論(3)分析滑塊所受導(dǎo)軌的摩擦力【答案】(1)見解析0.0720.0950.130(2)、(3)見解析 (2)由所得a、F的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，所作aF圖象如圖所示，由于aF圖象是一條過原點(diǎn)的直線，

9、說明在滑塊質(zhì)量一定時，其加速度與合外力成正比這就是所得到的實驗結(jié)論(3)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動時，所受摩擦力很小可以忽略不計 1基本原理：采用控制變量法，在研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系時，要先排除力對加速度的影響因此在實驗過程中一定要保持小車所受到的力不變加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系 2要解決的問題：確定物體所受的合外力不變?nèi)粜泵媾c桌面的夾角為，小車質(zhì)量為m，要確定小車所受合外力，可對斜面上的小車進(jìn)行受力分析小車所受的合外力：Fm gsin f，小車的摩擦是滾動摩擦，可忽略，則小車所受合外力為m gsin ，可見，改變小車的質(zhì)量后，它所受合外力也隨之變化，而我們要研究的是加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系，因此要保持小

10、車所受合外力不變，可以通過改變斜面與桌面夾角來實現(xiàn) 3實驗步驟(1)將長木板放在水平桌面上，一端用木塊墊起成一角度，用天平測出小車的質(zhì)量m，用彈簧秤拉住小車，彈簧秤平行斜面，使小車靜止，讀出此時彈簧秤的拉力F.(2)放開彈簧秤，讓小車從靜止開始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，同時按下停表開始計時，當(dāng)小車運(yùn)動到末端時，再按下停表結(jié)束計時，并記錄. (3)在小車上通過加砝碼改變小車的質(zhì)量，同時調(diào)整木塊與水平面的傾角，保持彈簧秤的讀數(shù)等于F，重復(fù)多次實驗 4實驗結(jié)論在合外力不變時，質(zhì)量越大，加速度越小加速度的方向與合外力的方向一致 【例2】 若測得某一物體受力F一定時，a與m的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表所示.a/

11、(ms2) 2.04 2.66 3.23 3.98m /kg 2.00 1.50 1.25 1.00 答案：(1)見解析圖(2)反比關(guān)系 在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時下列做法不正確的是()A應(yīng)使沙和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實驗誤差B可以用天平測出小桶和沙的總質(zhì)量m 1，小車和砝碼的總質(zhì)量m 2，根據(jù)公式am 1g/m 2，求出小車的加速度C處理實驗數(shù)據(jù)時采用描點(diǎn)法畫圖象，是為了減小誤差【答案】B 一、實驗?zāi)康尿炞C牛頓第二定律，即物體的質(zhì)量一定時，加速度與作用力成正比；作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比實驗：驗證牛頓第二定律 圖42、32 三、實驗器材打點(diǎn)計時器，

12、紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小桶，細(xì)繩，沙，低壓交流電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺，砝碼 四、實驗步驟1用天平測出小車總質(zhì)量M、小桶及沙的總質(zhì)量m .把數(shù)值記錄下來2按圖42、33所示把實驗器材安裝好圖42、33 3平衡摩擦力：在長木板的不帶滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動其位置，直至不掛沙桶，輕推小車，小車剛好在斜面上保持勻速運(yùn)動為止4將沙桶通過細(xì)繩系在小車上，接通電源，釋放小車，使小車運(yùn)動，用紙帶記錄小車的運(yùn)動情況，取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號碼5保持小車的總質(zhì)量M不變，改變沙桶的質(zhì)量m，重復(fù)步驟4，每次記錄必須在相應(yīng)的紙帶上做上標(biāo)記，列表格將記錄的數(shù)據(jù)填寫在表內(nèi) 五、注意事項

13、1在本實驗中，必須平衡摩擦力，方法是將長木板的一端墊起，而墊起的位置要恰當(dāng)在位置確定以后，不能再移動更換傾角2改變m和M的大小時，每次小車開始釋放時應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計時器，而且先通電再放小車3每次利用紙帶確定a時，應(yīng)求解其平均加速度 六、實驗分析1驗證加速度與力的關(guān)系時，控制小車總質(zhì)量M不變，改變所掛質(zhì)量m；驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，控制所掛質(zhì)量m不變，改變小車總質(zhì)量M.2實驗中必須要求M m；用力傳感器直接測量拉力F時，則無需M m . 【例3】 用如圖42、34所示的裝置研究在作用力F一定時，小車的加速度a與小車質(zhì)量m的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計的實驗步驟如下：圖42、34 A用天平稱出小車和小桶及

14、內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量；B按圖裝好實驗器材；C把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛沙桶；D將電磁打點(diǎn)計時器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量；E保持小桶及其中沙子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的m值，重復(fù)上述實驗；F分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值；G作am關(guān)系圖象，并由圖象確定am關(guān)系 (1)該同學(xué)漏掉的重要實驗步驟是_，該步驟應(yīng)排在_步實驗之后(2)在上述步驟中，有錯誤的是_，應(yīng)把_改為_(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀，應(yīng)把_改為_ 【例4】 某同學(xué)設(shè)計了如圖42、35所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系彈

15、簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動到PQ處的時間t.綜 合拓 展提 高 圖42、35 (1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系下列圖象能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是_ (3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是_A可以改變滑動摩擦力的大小B可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C可以比較精確地測出摩擦力的大小D可以獲得更大的加速度以提高實驗精度 (3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼相比，水的質(zhì)量可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因而F1的大小也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，從而比較精確地測出摩擦力的大小和更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)，故正確答案為B、C.